De nieuwe standaard in waterzuivering voor de Agrofoodsector

Inleiding

VAM WaterTech ontwikkelt en verkoopt waterzuiveringsinstallaties voor de Agrofood-sector. Deze waterzuiveringsinstallaties reinigen het waswater dat gebruikt wordt voor de reiniging van groenten, fruit, aardappelen en dergelijke. Het water is daarna opnieuw te gebruiken. Hierdoor is het mogelijk om met een minimale hoeveelheid water de verschillende gewassen goed schoon te maken.

Probleemstelling

Een nadeel is dat de kwaliteit van de producten achteruit kan gaan als het water waarmee wordt gewassen te sterk vervuild raakt. In de huidige situatie wordt het water gezuiverd van zand- en kleideeltjes met mechanische en chemische middelen. Bacteriële vervuiling zoals Escherichia coli (E. coli) en Listeria kan momenteel niet direct worden gemeten. Hiervoor is extern laboratoriumonderzoek nodig, en deze informatie is pas achteraf beschikbaar.

Complexiteit van het proces

De aansturing van het reinigingsproces is complex en verloopt niet autonoom. Dit komt door de sterk wisselende samenstelling van de producten en vervuiling. De ervaring van de operator (het menselijk oog) is de belangrijkste doorslaggevende factor in de besturing. Omdat er tijdens het reinigingsproces menselijke aansturing nodig is, ervaren bedrijven in de Agrofoodsector dit als een belemmering in het uitbreiden van hun activiteiten.

Doelstelling

VAM WaterTech wil als marktleider op het gebied van waterzuiveringsinstallaties zijn voorsprong behouden en vooruitlopen in de markt om internationaal verder door te breken. Om aan huidige en toekomstige vragen vanuit de markt (op het gebied van voedselveiligheid, duurzaam waterverbruik en arbeid) tegemoet te komen, werkt het bedrijf samen met GooFra Optics aan een nieuwe generatie waterzuiveringsinstallaties.

Innovatieve technologie

In deze installaties wordt hoogwaardige technologie verwerkt in de vorm van meetdevices (sensoren, spectrometrie, visiontechnologie), gecombineerd met kunstmatige intelligentie. Het worden daardoor ‘slimme’ en zelfsturende apparaten. Binnen de industriële waterzuivering zijn deze innovatieve meettechnieken nog niet eerder toegepast.

Onderzoek en ontwikkeling

GooFra Optics heeft in haar onderzoekslab testen uitgevoerd met een spectrometrieplatform. Hierin worden vier spectrometrietechnieken gecombineerd en kan de bandbreedte worden bepaald van de vervuilingstypen die verwijderd moeten worden in het wasproces. Dit spectrometrieplatform wordt verwerkt in één industrieel meetinstrument. Dankzij nieuwe meetprincipes en dataverwerking kunnen heel nauwkeurige resultaten gehaald worden.

Innovatie in waterzuivering

De innovatie is het herontwerpen van een waterzuiveringsinstallatie door het invoeren van een spectrometrieplatform dat het elektromagnetische spectrum in het ultraviolet, zichtbaar en in het infraroodbereik meet. Hiermee is de mate en de oorzaak van de vervuiling direct te meten en daarop wordt het reinigingsproces afgestemd. In de nieuwe waterzuiveringsinstallatie wordt het spectrometrieplatform toegepast in combinatie met visiontechnologie en een automatisch besturingssysteem.

Nauwkeurigheid van metingen

Het spectrometrieplatform is nauwkeurig bij het meten van signalen met grote intensiteitsvariaties over het golflengtebereik. Het instrument maakt gebruik van reeds bestaande meetprincipes binnen de spectrometrie, maar kan dankzij nieuwe meetprincipes en dataverwerking een significant hogere nauwkeurigheid bereiken. De gebruikte spectrometrie-technieken in het platform zijn:

1. Ramanspectroscopie
2. Reflectieve infrarood spectrometrie
3. Transmissieve spectrometrie
4. Fluorescentie

Versterking en verzwakking van signalen

Het is mogelijk per molecuul een versterkings- of verzwakkingsfactor toe te passen. Hierdoor is het mogelijk om bijvoorbeeld de H2O-molecuul, die de hoogste piek zal geven, te verzwakken en de minimaal aanwezige moleculen, bijvoorbeeld de E. coli-bacterie, te versterken. Als duidelijk is hoe vaak een molecuul versterkt of verzwakt moet worden, is dit terug te rekenen naar een waarde. In onderstaand voorbeeld staat links een meting met een “standaard” spectrometer en rechts een meting door het spectrometrieplatform. Het verschil in meetresultaat is duidelijk zichtbaar.

Visiontechnologie en correlatie

Door de toevoeging van visiontechnologie, en deze met de gegevens van het geïntegreerde spectrometrieplatform te correleren, kan er een zeer hoge nauwkeurigheid worden bereikt in de bepaling van de vervuiling en de effectiviteit van processtappen als flocculatie. Via visiontechnologie is de deeltjesgrootte te bepalen en daar kan de dosering van de flocculatie op worden aangepast. Dit is extra van belang gezien de ambitie om biobased flocculanten te kunnen gebruiken in de waterzuivering in plaats van chemische flocculanten. De “intelligentie” maakt het mogelijk om de waterzuivering veel efficiënter te maken en volledig te automatiseren.

Resultaten en voordelen

De slimme waterzuiveringsinstallatie kan meer dan alleen voldoen aan de normen voor afvalwaterlozing; het water wordt beter geoptimaliseerd voor de reiniging. Doordat het onderdeel van de mechanische reiniging vervalt, is het zuiniger. Vlokmiddelen (op biologische basis) kunnen efficiënt worden ingezet. Daarnaast wordt er data verworven om kwaliteitsgegevens uit het reinigingsproces te halen. Deze worden doorgegeven aan bedrijven in het vervolg van de voedselketen. Dit zorgt voor betrouwbare en snelle informatie over de voedselveiligheid dan huidige laboratoriumbepalingen achteraf. Ook wordt de data ingezet om het systeem verder te verfijnen en steeds beter af te stemmen op de reinigingsbehoefte. Door het toepassen van deze hoogwaardige technologie is een autonome besturing van het reinigingsproces mogelijk.